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LQ200数控花键冷敲机设计研究

作　者: 苏金波
导　师: 雷步芳
学　校: 太原科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 参数化造型设计数字化装配静力学分析模态分析优化设计
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

大模数花键能够承受重载，广泛应用在传动系统中，尤其是机械、电力、汽车、船舶、航空、航天、国防等重型机械行业，随着近些年来国防和汽车等行业的快速发展。大模数花键需求量越来越大，大模数花键要求能够承受重载荷，这就需要花键表面加工质量很高，以往的花键加工方式主要是切削加工，但是切削加工出的花键表面质量低，金属纤维断裂并且加工效率低。近年来，随着花键冷体积成形精度越来越高，花键冷体积成形越来越受到花键成形技术人员的重视，针对于大模数花键的加工，由于成形较深的齿槽需要较大的加工能量，冷搓机和冷滚机加工大模数花键需要比较大的电机功率和机架刚度，对机器刚度、机器材料和电机功率都提出了很高要求，而花键冷敲成形解决了上面的难题，花键冷敲机依靠轧辊扭矩旋转敲击就可以使工件成形，能量转化效率高。为了推广冷敲成形在加工花键领域的进展，青岛生建机械厂与太原科技大学合作，研究冷敲花键成形工艺并且研发了LQ-200数控花键冷敲机。本文对数控花键冷敲机的零件进行了三维造型设计，并且依据冷敲机装配要求，进行了冷敲机的数字化装配，之后建立了箱体受力分析模型和变形放大模型，依据此模型对箱体进行了模态分析和静力分析，为了减小由于箱体变形带来的加工误差，对箱体的连接区域增加了板厚，并且对变形较大的筋板进行了拓扑优化设计，得到了筋板的尺寸参数，在结构上对滚打轮进行了结构上的优化设计，得到了滚打轮的结构参数，以上研究对数控花键冷敲机箱体的改进和滚打轮的改进具有重要的指导意义。虚拟装配好的数控花键冷敲机为冷敲机的机体的研究和传动系统动力学研究打下了基础，以上的研究都对于花键冷敲成形设备的研发、使用和改进具有重要指导作用，对冷敲成形这种成形方式进一步推广也有一定的指导作用。

全文目录

中文摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-18
  1.1 选题背景及研究意义  10
  1.2 大模数花键冷成形设备的发展现状  10-15
  1.3 研究的主要内容和技术路线  15-18
    1.3.1 研究的主要内容  15-16
    1.3.2 技术路线  16-18
第二章冷敲机数字化样机参数化设计与装配  18-34
  2.1 冷敲机的设计任务书  18-21
    2.1.1 数控花键冷敲机的主要技术参数和加工范围  18-19
    2.1.2 数控花键冷敲机的布局、结构和工作原理  19-21
  2.2 传动系统的设计  21-29
    2.2.1 x 轴、b 轴、z 轴传动系统的设计  21-22
    2.2.2 直齿齿轮副的参数化建模  22-25
    2.2.3 直齿斜齿轮副的参数化建模  25-29
  2.3 数控花键冷敲机的数字化装配  29-31
  2.4 冷敲机的关键问题及解决办法  31-32
  2.5 本章小结  32-34
第三章箱体的静力学分析与模态分析  34-48
  3.1 箱体的静力学分析  34-43
    3.1.1 静力学基本理论  34-36
    3.1.2 建立箱体受力分析模型  36-38
    3.1.3 箱体的静力分析  38-43
  3.2 箱体的模态分析  43-47
    3.2.1 模态分析基本理论  43-44
    3.2.2 箱体的模态分析  44-47
  3.3 本章小结  47-48
第四章数控花键冷敲机的优化设计  48-70
  4.1 滚打轮的优化设计  48-53
    4.1.1 滚打轮瞬间接触受力模型和挠度方程  48-50
    4.1.2 滚打轮轴径目标函数的建立及求解  50-51
    4.1.3 静力分析辅助验证  51-53
  4.2 箱体筋板的设计与拓扑优化  53-63
    4.2.1 ANSYS Workbench 优化技术简介  53-54
    4.2.2 箱体变形模型  54-55
    4.2.3 筋板的受力分析  55-56
    4.2.4 筋板优化设计  56-63
  4.3 优化前后对比分析  63-67
  4.4 本章小结  67-70
第五章结论与展望  70-72
  5.1 结论  70
  5.2 展望  70-72
参考文献  72-76
致谢  76-78
攻读硕士学位期间发表的学术论文  78-79

LQ200数控花键冷敲机设计研究

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